濰北地區(qū)表層土壤鹽分空間分布特征分析

姜 涵，周姣姣，潘 健，吳泉源

(山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院，山東濟(jì)南 250014)

土壤屬性的空間分布特征是土壤污染治理、土地管理和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要依據(jù)。土壤本身是一個(gè)形態(tài)和過(guò)程都相當(dāng)復(fù)雜的自然綜合體，成土過(guò)程受不同的物理、化學(xué)、生物等因素的影響，使得土壤性質(zhì)具有高度的空間異質(zhì)性，近代以來(lái)人類(lèi)活動(dòng)的加劇進(jìn)一步增強(qiáng)了土壤特性的變異和不確定性[1]。土壤鹽分是重要的土壤屬性，受氣候、成土母質(zhì)、地形地貌、水資源、人為因素等的影響，具有復(fù)雜性和高度的時(shí)空變異性[2]。土壤鹽分過(guò)高會(huì)導(dǎo)致土壤鹽漬化，嚴(yán)重影響作物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致糧食減產(chǎn)進(jìn)而影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。土壤鹽分的空間變異狀態(tài)在一定程度上反映了土壤耕作層內(nèi)的土壤鹽漬化程度和狀態(tài)[3]。

以山東省濰坊市北部海(咸)水入侵區(qū)作為研究區(qū)，通過(guò)野外實(shí)地采集土壤樣本，在實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)土壤理化性質(zhì)，利用地理信息相關(guān)技術(shù)對(duì)濰坊北部地區(qū)土壤鹽分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行空間分布特征研究。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)濰坊北部地區(qū)表層土壤鹽分的空間分布情況，對(duì)指導(dǎo)研究區(qū)合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和保護(hù)人類(lèi)健康具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)概況濰坊市位于山東半島中部，北臨萊州灣。萊州灣地區(qū)現(xiàn)處于經(jīng)濟(jì)和人口均快速增長(zhǎng)的階段，因此人類(lèi)的活動(dòng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成極為明顯的影響[4]。萊州灣南岸地區(qū)以其獨(dú)特的地理位置、地質(zhì)環(huán)境演化背景和對(duì)氣候變化的敏感性，成為中國(guó)受人類(lèi)活動(dòng)和自然因素影響產(chǎn)生自然災(zāi)害最嚴(yán)重的地區(qū)[5]。濰坊北部地處渤海萊州灣南岸濱海平原地區(qū)，研究區(qū)經(jīng)緯度位置大致為118°38′～119°35′E，36°45′～37°20′N(xiāo)，該區(qū)域擁有豐富的地下鹵水資源，灘涂面積447 km2，鹽堿荒灘2 600 km2，地勢(shì)低平坡降小，是我國(guó)海(咸)水入侵最為典型和嚴(yán)重的地區(qū)。濱海地區(qū)由于海水入侵或者高礦化度地下水作用，受海水浸漬，生成濱海鹽土，隨著海水入侵的不斷加重，濱海區(qū)域土壤發(fā)育按照潮土、鹽化潮土到鹽土的順序不斷發(fā)展，鹽漬化程度日益加重[6]。萊州灣南岸海水入侵已經(jīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)甚至人體健康產(chǎn)生重大影響。

1.2數(shù)據(jù)采集與方法該次野外采樣的時(shí)間是2014年11月，主要的采樣點(diǎn)范圍是在濰坊北部海(咸)水入侵地區(qū)，考慮研究區(qū)土地利用現(xiàn)狀、交通狀況，進(jìn)行格網(wǎng)布點(diǎn)，結(jié)合高清遙感影像圖和交通路線圖均勻布設(shè)了41個(gè)樣點(diǎn)，采樣路線大致沿著南北方向的縣道、鄉(xiāng)道以及主要河流南北向進(jìn)行(圖1)。在每個(gè)采樣區(qū)選取30 m×30 m 的樣方區(qū)，按照5點(diǎn)梅花采樣法，采集5個(gè)土樣，每個(gè)土樣的采樣深度為0～20 cm，并均勻混合成一個(gè)土壤樣品，按照4分法從混合樣品中選取500 g作為該樣點(diǎn)的土壤樣本。

土壤樣本帶回實(shí)驗(yàn)室按照所記錄編號(hào)在避免陽(yáng)光照射的條件下剔除明顯雜質(zhì)，進(jìn)行室內(nèi)自然風(fēng)干，將風(fēng)干后的土壤樣本用木棍將其壓碎，進(jìn)行土壤研磨，過(guò)1 mm篩，得到顆粒狀土壤樣本用于土樣的全鹽量、各類(lèi)離子含量以及pH等理化性質(zhì)測(cè)定，測(cè)定的方法按照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[7]。

數(shù)據(jù)分析方面運(yùn)用SPSS對(duì)鹽分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用GIS空間分析的方法將實(shí)地采樣獲取的鹽分?jǐn)?shù)據(jù)與土壤采樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸入ARCGIS中，使用克里格插值對(duì)研究區(qū)土壤鹽分分布特征進(jìn)行研究。

2 結(jié)果與分析

2.1土壤鹽分的描述性統(tǒng)計(jì)分析運(yùn)用SPSS軟件對(duì)獲取的采樣點(diǎn)土壤鹽分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到樣本土壤中8種離子的含量，結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 研究區(qū)范圍與采樣點(diǎn)分布Fig.1 Scope of study area and sampling sites distribution

離子Ion最小值Min∥g/kg最大值Max∥g/kg均值Mean∥g/kg標(biāo)準(zhǔn)差SD峰度Kurtosis偏度Skewness變異系數(shù)CV比例Proportion∥%K+0.003270.270330.0355560.04788514.4088253.44839051.34675226.501Na+0.018473.667210.3546900.73892212.2908093.47508162.083290664.854Ca2+0.014520.297260.0904860.0581106.0470752.27285500.642201716.545Mg2+0.011741.049930.0661730.16092537.3429726.00575282.431892512.100Cl-0.020037.644250.5128281.39770218.3336754.15142182.725481046.146SO2-40.011761.855450.2987140.35934513.0024933.52375111.202972626.879HCO-30.121920.704050.2993430.1312781.1280931.08204330.438553626.936CO2-30.000000.017980.0004390.00280841.0000006.40312426.40312420.039全鹽量Totalsaltcontent14.8422040.4263091.3492821.65822816.9564553.98658901.5958002—

各類(lèi)離子的含量不同，分布狀況也不盡相同，各類(lèi)離子與全鹽量之間存在的相關(guān)性，運(yùn)用SPSS對(duì)土壤中各類(lèi)離子含量與全鹽量做相關(guān)分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 各類(lèi)離子與全鹽量的相關(guān)分析

注：** 相關(guān)性在0.01水平顯著，* 相關(guān)性在0.05水平顯著

Note：** stands for significant differences at 0.01 level，* stands for significant differences at 0.05 level

圖2 土壤表層鹽分空間分布Fig.2 Spatial distribution of soil surface salinity

3 結(jié)論與討論

(2)各類(lèi)離子離散程度較高?？臻g分析表明，濰坊北部地區(qū)表層土壤鹽分的空間分布情況主要為：東北部沿海地區(qū)土壤鹽分含量較高，從東北向西南呈現(xiàn)逐漸遞減的趨勢(shì)，即受到海水入侵的影響由沿海向內(nèi)陸逐漸遞減。應(yīng)用GIS的空間插值方法，將研究區(qū)域內(nèi)分散的土壤采樣點(diǎn)位置數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行空間插值，并得到研究區(qū)域內(nèi)未檢測(cè)地區(qū)的數(shù)據(jù)，并可以分析研究區(qū)域的土壤鹽分空間分布情況，可以有效地提高區(qū)域內(nèi)土壤鹽分的監(jiān)測(cè)效率，為農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考。

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